O documento discute os conceitos básicos de sistemas operacionais, incluindo: (1) a definição de sistemas operacionais e suas principais funções, (2) a história e exemplos de sistemas operacionais, (3) as técnicas de gerenciamento de recursos como processador, memória e eventos.

1. PROFESSOR
ÉVERSON MATIAS DE MORAIS
Graduação em Processamento de Dados
Especialização em Ciência da Computação
Mestrado em Ciência da Computação
SISTEMAS OPERACIONAIS
Aula 1
Sistemas Operacionais
Sistemas operacionais (so)
Sistema Operacional (SO);
Recursos;
Camadas;
História;
Gerência de Recursos;
Gerência de Recursos – Eventos;
Gerência de Recursos – Processador.
Roteiro
O que é um Sistema Operacional ?
SO

2. É um conjunto de rotinas executadas
pelo processador;
Sua principal função é controlar o funcionamento
do computador, como um gerente dos diversos
recursos disponíveis no sistema.
SO SO ‐ Principais Recursos
 São interligados através de
barramentos.
SO ‐ Localização em Relação
às Camadas de um
Sistema Computacional
Hardware
Sistema Operacional
Aplicação 2 Aplicação 3Aplicação 1
Primeira Fase (1945‐1955): Não havia linguagem de
programação e sistema operacional;
Segunda fase (1956‐1965): Surgem os sistemas
operacionais;
Terceira Fase (1966‐1980): Início da
multiprogramação;
Quarta Fase (1981‐1990): Sistemas operacionais de
rede.
Quinta Fase (1991‐Atual): Consolidação dos sistemas
operacionais baseados em interfaces gráficas.
SO ‐ História
Mac OS;
MS‐DOS;
Novell (rede);
OS/2;
Unix/Linux;
Windows;
Solaris.
SO ‐ Exemplos
Para dispositivos
móveis:
Palm OS;
Symbian OS;
Windows Mobile;
BREW;
Android.
Gerência de Recursos
SO

3. Um sistema computacional consiste na execução
de instruções.
SO – Gerência de Recursos
Ao ser iniciada a máquina,
uma instrução,
é colocada no IR.
IR (Registro de Instrução): um dos
registradores do processador.
Mas de onde vem essa instrução???
O primeiro programa em execução é o bootstrap
(programa de inicialização/pré‐carga do sistema);
Contém instruções para carregar o núcleo (kernel)
do S.O., do HD para a memória principal.
SO – Gerência de Recursos ‐ Bootstrap
Kernel
Gerencia as principais funções dentro do S.O.
Ex.: Memória, processos, arquivos e dispositivos E/S.
O bootstrap é armazenado no firmware;
Firmware: conjunto de instruções operacionais
programadas diretamente no hardware, localizado
no BIOS (Sistema Básico de Entrada/Saída) da
máquina.
SO – Gerência de Recursos ‐ Bootstrap
BIOS: armazenado em uma
memória não volátil (permanente), como exemplo:
ROM, PROM, EPROM, EEPROM ou Flash.
Para que serve o firmware?
Cite exemplos de equipamentos que utilizam um
firmware.
Perguntas.
Atividade em Sala
Respostas:
Firmware: software que vem gravado da
fábrica, presente em vários tipos de
equipamentos, com instruções que permitem o
funcionamento;
Exemplos: microondas, celulares, câmeras
digitais, PlayStation, impressoras, entre outros.
Atividade em Sala
Exemplos:
Um clique em um programa que será executado;
Um comando de impressão;
Salvar um documento.
SO – Gerência de Recursos
Eventos
Após sua inicialização,
o S.O. permanece em execução
e fica no aguardo de
algum evento.

4. Alguns métodos para o S.O.
identificar se aconteceu algum
evento:
Polling: o S.O. “pergunta” para
os dispositvos se desejam iniciar algum evento;
Interrupção: é provocada pelo hardware
ou enviada pelo software.
SO – Gerência de Recursos
Eventos
Os SOs atuais utilizam a interrupção;
Quando uma interrupção é gerada:
A UCP pára o que está fazendo e
executa a outra instrução requisitada.
Ao término dessa instrução:
Os dados do processo que sofreu a
interrupção voltam a ser executados
no mesmo ponto de parada.
SO – Gerência de Recursos
Eventos
Os endereços de rotinas de interrupção ficam
armazenados no vetor de interrupção;
Esse vetor é indexado pelo número do dispositivo
que gerou a interrupção;
Esse número é
o endereço
do dispositivo.
SO – Gerência de Recursos
Eventos
Portanto, a partir do gerenciamento do
processador, memória e dispositivos de E/S pelo
SO.
SO – Gerência de Recursos
Eventos
é possível a execução de várias tarefas
ao “mesmo tempo”, como:
jogar, escutar música e
Imprimir um documento.
Multiprogramação
Trânsito de motos em Saigon
Vídeo
Indique o evento essencial na multiprogramação;
Principal objetivo da multiprogramação;
Perguntas.
Atividade em Sala

5. Respostas:
Indique o evento essencial na multiprogramação?
R.: Interrupção.
Principal objetivo da multiprogramação.
R.: Permite a execução de várias tarefas ao
“mesmo tempo”.
Atividade em Sala
SO – Gerência de Recursos: Processador
Através do processador 8086,
podemos visualizar como funciona
a base do gerenciamento deste
recurso pelo SO;
Lançado em 1978, é da família
intel, e também, a base dos computadores atuais.
SO – Gerência de Recursos:
Processador 8086
Possui 2 processadores no mesmo
chip:
Unidade de Execução (EU);
Unidade de Interface de Barramento
(BIU).
Cada processador possui seus
próprios registros.
SO – Gerência de Recursos:
Processador 8086
Trabalham de maneira assincrona com o outro.
Unidade de Execução
EU
Unidade de Interface
de Barramento
BIU
8086
SO – Gerência de Recursos:
Processador 8086
Unidade de Interface de Barramento (BIU)

6. Proporciona a comunicação com o meio exterior;
Composição:
Registros de segmento;
Registros de comunicação interna;
Indicador de instrução (IP);
Registro fila (QUEUE);
Somador de endereços;
Lógica de controle de barramentos.
Unidade de Interface de Barramento
(BIU)
Igual aoIR
Responsável pela comunicação de dados
entre a EU e o meio externo (memória,
E/S), através do barramento, como:
Busca de instruções;
Arranjo de instrução na fila (QUEUE);
Busca e armazenamento dos operandos;
Realocação de endereços e controle dos
barramentos.
BIU
8086 Unidade de Interface de
Barramento BIU
Se a BIU estiver processando uma pré‐busca, e se
a EU requisitar uma operação, a BIU terminará
primeiramente a execução de busca.
BIU ‐ Funcionamento
BIU: utiliza um mecanismo de
pré‐busca.
Busca instruções deixando‐
as na fila (QUEUE),
proporcionando um aumento
da velocidade de
processamento.
O registro fila é do tipo FIFO:
o primeiro byte armazenado
será o primeiro a ser retirado
pela EU.
Quem gerencia a BIU?
Qual a importância da BIU em relação ao SO?
Perguntas.
Atividade em Sala
Respostas:
Quem gerencia a BIU?
R.: SO.
Qual a importância da BIU em relação ao SO?
R.: O SO gerencia todas as transações das
instruções, tanto, internamente (entre os
recursos), como também, dos recursos com o meio
externo.
Atividade em Sala

7. SO – Gerência de Recursos:
Processador 8086
Unidade de Execução (EU)
É responsável pela decodificação
e execução de todas instruções;
Sua composição:
Unidade Lógico‐Aritmética (ULA);
Flags (sinalizadores) de estado e
controle;
Registros gerais;
Registros temporários;
Lógica de controle de fila.
Unidade de Execução (EU)
8086 Unidade de Execução
EU
EU ‐ Funcionamento
1 EU: busca as instruções do registro de fila da
BIU.
2 Processa a decodificação destas instruções.
3 Gera endereços de operandos/tarefas.
4 Transfere estes endereços à BIU, requisitando
ciclos de leitura/gravação na memória ou E/S.
5 Processa a operação de instrução sobre estes
operandos/tarefas.
EU ‐ Funcionamento
Na execução a EU testa os flags de estado e
controle.
Modifica estes flags conforme a instrução.
Geralmente, o registro fila contém no mínimo 1
byte de código de instrução.
Dessa forma, a EU não precisa esperar pela
busca na memória.
+Agilidade
Quando a EU executa uma instrução de
desvio, ela transfere o controle para uma
nova localização de memória;
Neste instante, a BIU reinicia o registro da
fila, e passa a executar a pré‐busca das
instruções da nova localização.
EU ‐ Funcionamento

8. Qual a principal função da EU?
Perguntas.
Atividade em Sala
Qual a principal função da EU?
R.: Praticamente, ela executa (calcula, decodifica)
todo processamento de um processador, ou seja,
todo resultado requisitado por uma rotina
estabelecida por um programa.
Atividade em Sala
Nanotecnologia Inovação Nanoestrutura: Memória
de computador
Vídeo
8086 – Registradores
Elementos de memória muito
rápidos, alocados dentro do
processador:
Dados;
Indicadores/ponteiros e de
índice;
Segmento;
Estado/flags e indicador de
instrução.
Registradores
São utilizados nas operações aritméticas e lógicas,
e são divididos em:
Registradores de dados
AX: funciona como acumulador.
Ex: multiplicação. BX: utilizado p/ referenciar
posições de memória.
DX: é usado em operações, como exemplo,
na divisão para armazenar o resto. E ainda,
para especificar endereço de E/S.
CX: tem a função de contar o número de
bytes/palavras de uma string.

9. Armazenam valores de deslocamento a fim de
acessar certas posições de memória muito usadas,
como, pilha ou uma array, sendo:
Registradores indicadores/
ponteiros e de índice
SP e BP: armazenam deslocamentos no segmento
de pilha.
SI e DI: usados p/ armazenar deslocamentos no
segmento de dados.
Áreas alocadas para o programa;
Os dados e a pilha são endereçadas
separadamente, mas podem se misturar a
qualquer momento.
Registradores de segmento
IP: no segmento de código
corrente,
localiza a posição
da próxima instrução a ser
executada.
CS, DS, SS, ES: são usados
para apontar a base dos 4
segmentos endereçáveis de
memória: código, dados,
pilha e extra.
Indica o estado do microprocessador durante a
execução de cada instrução, sendo, um conjunto
de bits individuais, onde, cada bit indica alguma
propriedade.
Registradores de flags
Subdividem‐se em: FLAGS de estado (status) e
FLAGS de controle.
Registrador de 16 bits:
6 FLAGS de estado;
3 FLAGS de controle;
7 bits não utilizados (sem função).
Registradores de flags
Exemplo de registrador de 16 bits
Exemplo de manipulação direta
dos registradores a nível de
linguagem de máquina,
utilizando a linguagem
Assembly (“Assembler”).
Por ser uma linguagem de
máquina é considerada de baixo
nível.
Linguagem de Máquina
MOV AX,0006: Insere o valor 0006 no registrador
AX;
MOV BX,0004: Insere o valor 0004 no registrador BX;
ADD AX,BX: Adiciona BX ao conteúdo de AX;
INT 20: Finaliza o Programa.
Obs.: A única coisa que este
programa faz é salvar dois
valores em dois registradores
e adicionar o valor de um ao
outro.
Programa em Assembler

10. Qual a função geral dos registradores?
Perguntas.
Atividade em Sala
Qual a função geral dos registradores?
R.: Eles são responsáveis por todos arranjos dos
dados de uma instrução, ou seja, organizam as
entradas das tarefas possibilitando o cálculo do
resultado.
Os exemplos podem ser: instrução básica de soma,
cáculo matemático complexo, jogos, arranjos de
textos, montar uma imagem, entre outros.
Atividade em Sala
Parabéns a todos vocês, pela busca de
conhecimento!!!
REFERÊNCIAS:
Deitel, H. M.; Deitel, D. R.; Choffnes, D. R.;
Sistemas Operacionais. Pearson Education
do Brasil, São Paulo, 2005.
Machado, Francis B.; Maia, Luiz P.; Arquitetura de
Sistemas Operacionais. LTC, Rio de Janeiro, 2007.
Mateus, Eloá J. F.; Sistemas Operacionais. Pearson
Education do Brasil, São Paulo, 2010.
Aprendizado
© 2011 – Todos os direitos reservados.Uso exclusivo
no Sistema de Ensino Presencial Conectado.